ОХРАНА ПРИРОДЫ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ В МЕТАЛЛУРГИИ

Одной из отраслей, к деятельности ко­торой в области ресурсосбережения и экологии человечество предъявляет серьезные претензии, является метал­лургия. Металлургический завод пол­ного цикла, производящий 10 млн. т стали в год, до введения строгих мер контроля выбрасывал ежегодно в ат­мосферу более 200 тыс. т пыли, 50 тыс. т соединений серы, 250 тыс. т оксида уг­лерода, оксидов азота и других ве­ществ. Работа заводских агрегатов со­провождается шумами и вибрацией.

Металлургическое производство сопровождается образованием боль­шого количества шлака. Эта масса шлака, если ее направлять в шлаковые отвалы, занимает значительные пло­щади, что связано с отторжением зе­мельных угодий, загрязнением почвы и водного бассейна, требует организа­ции сети железнодорожных путей и т.д. Расходы на защиту окружающей среды, включая водный и воздушный бассейны, на борьбу с шумами и виб­рацией, извлечение ценных отходов производства и т.д. непрерывно рас­тут. Они повсеместно превысили 5 %, а при строительстве некоторых заво­дов достигают 20 % общих капитало­вложений.

Некоторые особенности структуры металлургического производ­ства. Исторически сложилось, что структура производства черных метал­лов в России до последнего времени заметно отличалась от таковой в дру­гих промышленно развитых странах мира. Сегодня эта структура не может быть признана рациональной.

Наша промышленность еще не ус­пела полностью перейти от традицион­ной, сложившейся десятилетиями тех­нологии к современной, основанной, например, на замене разливки стали в изложницы непрерывной разливкой, на широком использовании листового проката (с последующей штамповкой, сваркой и т. д. и соответствующим уменьшением масштабов использова­ния металлообрабатывающих станков с образованием миллионов тонн стружки), на широком использовании методов внепечной обработки с целью получения металла высокой степени чистоты и качества и т. п.

В результате эффективно использу­ется лишь часть выплавляемой стали (условно можно считать, что произво­дится «излишнее» количество стали, соответственно добывается «излиш­нее» количество руды, коксующегося угля, имеется «излишнее» число агло-фабрик, доменных печей, заводов для производства огнеупорных материалов и т. д., т. е. «излишнее» число произ­водств, весьма тяжелых с экологичес­кой точки зрения). Для пояснения дан следующий расчет. Предположим, что в стране выплавляется в год 100 млн. т стали, которая разливается в слитки, поступающие затем в прокатку. Рас­ходный коэффициент от стали к прока­ту зависит от марки стали и вида прока­та, т. е. находится в довольно широких пределах. Какая-то часть металла на пути от сталеплавильного агрегата до годного слитка теряется (потери от брака, недоливы и т. д.), но основные потери металла имеют место на пути от слитка к прокату. Средний расходный коэффициент от слитка к годному про­кату составляет 1,33; это означает, что из каждых 100 млн. т жидкой стали, разлитой в слитки, получают только 73-75 млн. т годного проката (основ­ная причина потерь металла — голов­ная и хвостовая обрезь слитков). При расходном коэффициенте в машино­строении (т. е. на пути от проката к го­товой детали, готовому изделию), в среднем близком к 0,8 (в общем маши­ностроении 0,82, в подшипниковой промышленности 0,55, в транспортном машиностроении 0,86, в строительстве 0,95 и т. д.), около 20 % годного проката уходит в стружку, обрезь, выдавки, концы, облой и т. п. В результате мас­са готовых изделий, полученных из 100 млн. т жидкой стали, составит (73+75)- 0,8 = 58,4+60,0 млн. т.

Обычная технология не позволяет в достаточной мере рафинировать сталь от таких вредных примесей, как сера, фосфор, от неметаллических включе­ний и газов. Кроме того, при разливке стали в слитки, особенно крупные (средняя масса одного слитка из года в год непрерывно возрастает, так как при этом увеличивается производитель­ность прокатных станов), неизбежно протекание ликвационных процессов, неизбежно возникновение местных на­рушений сплошности металла вслед­ствие усадочных явлений и т. п. Поэто­му на стадии проектирования в конст­рукцию закладывают определенный за­пас прочности, который зависит от характера будущей нагрузки (статисти­ческая, знакопеременная, ударная и т. п.). Коэффициенты запаса обычно принимают равными от 1,5 до 3,0. Если в рассматриваемом примере принять этот коэффициент равным 2, то получа­ем, что эффективно используют лишь (58,4+60,0) /2 = 29,2+30 млн. т из каж­дых 100 млн. т выплавляемой стали.

Ситуация существенно меняется, если традиционная разливка стали в изложницы заменяется непрерывной разливкой. Выход проката при этом повышается с 75—85 до 95—97 %. Замена сортового проката прокатом слож­ных профилей и листовым прокатом с последующей штамповкой, сваркой и т. п. позволяет довести массу изде­лий до 80—85 % млн. т от каждых 100 млн. т выплавки стали.

Современные методы внепечной обработки чугуна и стали (обработка шлаками, порошковыми смесями, продувка инертными газами, обработ­ка вакуумом и т. п.) позволяют получать сталь с ничтожно малым содержанием вредных примесей. Использование ста­ли с гарантированно низким содержа­нием вредных примесей исключает ос­новные дефекты, связанные с ликваци­ей, образованием газовых пузырей и т. п., и позволяет приблизить коэффи­циент запаса к единице. Итак, резуль­татом новых технологий, основанных на современной технике, являются бо­лее оптимистичные показатели: из каждых 100 млн. т выплавленной стали эффективно используются уже не 29,2-30,0, а 75-85 млн. т.

Обеспечение более высокой техни­ческой культуры производства позво­ляет промышленно развитым странам при сравнительно меньших масштабах металлургического производства про­изводить большую массу продукции машиностроения.

Ниже приводятся схемы, которые показывают, какими огромными воз­можностями располагает инженер-ме­таллург благодаря созданию новых вы­сокоэффективных технологий.

Вариант А — традиционная технология